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详细总结前中后序、层次遍历二叉树(非递归方法)

二叉树

结构

//二叉树节点结构
class Node<V>{
     V value;
     Node left;
     Node right;
 }

之前一直学的是用递归方法进行前中后序三种遍历方法,没想到用非递归方法也还是挺舒服的,对了解树结构的应用也很有帮助 (主要用到的思路就是借助栈或者队列讲树的结点进栈或者队列后,弹出打印后,再将此节点的左右孩子进栈或者队列,这个思路上的基础上不断变化找到契合你想要的结果的答案)

1)前序遍历

借用一个栈,先将树的头结点入栈,然后通过一个while循环,**头结点出栈,并将其打印,**然后将此结点的右孩子和左孩子依次入栈(注意是先放入右孩子再放入左孩子)因为要想是先序遍历的话,应该是头->左->右的顺序,所以偷出来以后应该出来左孩子,根据栈后进先出的原理,所以先放右孩子进栈,然后左孩子进栈

这里注意一下,是每次出一个结点,就要将其右孩子和左孩子进栈,最后才满足先序遍历的结果,如果以后看的懵逼的话最好拿纸画一画,然后上代码:

public static void preOrderUnRecur(Node head) {
    if (head != null) {
        Stack<Node> stack = new Stack<Node>();
        stack.add(head);
        while (!stack.isEmpty()) {
            head = stack.pop();      //如果是C++的话,这里应该分两步 head=stack.top(); stack.pop();
            System.out.print(head.value + " ");
            if (head.right != null) {
                stack.push(head.right);}
            if (head.left != null) {
                stack.push(head.left); }
        }
    }
}

2)后序遍历

后序遍历有点像是先序遍历的升级版,这里需要借助两个栈,第一个栈和上面功能一样,头结点进去之后然后出来的同时只不过不是先将右孩子放进去了,而是将左孩子先放进去再将右孩子放进去

第二个栈是用来寄存第一个栈中取出的结点,从第一个栈中弹出的结点就保存在第二个栈中,最后依次弹出第二个栈中的结点就是后序遍历的结果

这个方法经典就在两个栈的结合应用,注意这种方法,代码如下:

public static void posOrderUnRecur1(Node head) {
    if (head != null) {
        Stack<Node> s1 = new Stack<Node>();
        Stack<Node> s2 = new Stack<Node>();
        s1.add(head);
        while (!s1.isEmpty()) {
            head = s1.pop();    //这里如果用C++的话同上面讲的需要拆解成两步
            s2.add(head);	    //从第一个栈弹出的结点放入第二个栈
            if (head.left != null) 
                s1.add(head.left);  
            if (head.right != null) 
                s1.add(head.right); 
        }
        while (!s2.isEmpty()) {
            System.out.print(s2.pop().value + " ");}
    }
}

3)中序遍历

中序和之前都不太一样了,还是借助一个栈,从头结点开始每棵子树整树的左孩子全部进栈,直到没有左孩子位置的时候停止;

依次弹出的过程中打印

并且对弹出的结点的右树进行如上同样的操作,也就是说对右树及其所有子树中的左孩子依次进栈,周而复始。

至于为什么这么想就可以实现,可以想一下,每次都是将左侧的所有结点入栈之后,结点弹出的时候肯定是先弹出左节点然后是父节点,然后打印了父节点之后又将右节点入栈之后重复上面步骤,所以最后顺序不就是左上右嘛:

左头{左头【左头(左头右)】},代码如下:

public static void inOrderUnRecur(Node head) {
    if (head != null) {
        Stack<Node> stack = new Stack<Node>();
        while (!stack.isEmpty() || head != null) {
            if (head != null) {   //从头结点开始将其左子树以及他们的左孩子都进栈
                stack.add(head);
                head = head.left;
            } else {
                head = stack.pop();  //直到最后一个左孩子是叶节点没有左孩子后,开始出栈
                System.out.print(head.value + " ");
                head = head.right;   //继续走先前的逻辑
            }
        }
    }
}

4)二叉树的层次遍历

(主要用到的思路就是借助栈或者队列讲树的结点进栈或者队列后,弹出打印后,再将此节点的左右孩子进栈或者队列,这个个思路上的基础上不断变化找到契合你想要的结果的答案)

借助一个队列轻松解决,和上面先序遍历的思路相似,但是这里用的变成了队列

并且是弹出一个结点就是先将其左孩子放进去再将其右孩子放进去

根据队列先进先出的性质可以明显想出就是层次遍历

public static void leveltree(Node head){
    if(head == null)
        return;
    Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
    queue.add(head);
    while(!queue.isEmpty()){
        Node cur = queue.poll();
        System.out.println(cur);
        if(cur.left != null)
            queue.add(cur.left);
        if(cur.right != null)
            queue.add(cur.right);
    }
}

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